1、3 3 摩擦力摩擦力 第第 1 1 课时课时 滑动摩擦力和静摩擦力滑动摩擦力和静摩擦力 学习目标 1.知道滑动摩擦力的概念及产生条件， 会判断滑动摩擦力的方向.2.知道滑动摩擦 力的大小跟什么因素有关，会求滑动摩擦力.3.知道静摩擦力的概念及产生条件，会判断静摩 擦力的方向.4.知道最大静摩擦力的概念，知道静摩擦力的大小范围 一、认识滑动摩擦力 1定义：两个物体相互接触并挤压，当它们沿接触面发生相对滑动时，每个物体的接触面都 会受到对方施加的阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力 2方向：总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动方向相反 二、滑动摩擦力的大小 1滑动摩擦力 f 的大小跟压力 N 成
2、正比，也就是跟两个物体表面间的垂直作用力成正比 2表达式：fN. 3动摩擦因数：比例系数 叫作动摩擦因数，它是两个力的比值，没有单位它的大小与 两个接触面的材料、粗糙程度等情况有关 三、认识静摩擦力 1定义：当两个相互接触的物体之间具有相对运动的趋势时，物体间产生的阻碍相对运动的 发生的力 2方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反 四、静摩擦力的大小及最大静摩擦力 1最大静摩擦力 (1)大小：最大静摩擦力的大小等于物体将要发生相对运动时受到的作用力 (2)决定因素：与物体之间的正压力 N 成正比，还与接触面的材料及粗糙程度有关 2静摩擦力的大小： 物体之间实际发生的静摩擦力 f
3、静在 0 与最大静摩擦力 f静max之间，即 0f静f静max. 1判断下列说法的正误 (1)有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力( ) (2)摩擦力的方向一定与接触面所受的压力方向垂直( ) (3)摩擦力的方向不可能与物体的运动方向相同( ) (4)一个静止的物体也可能受到滑动摩擦力( ) (5)物体所受的滑动摩擦力与物体的重力成正比( ) 2已知木箱重力为 200 N，木箱与水平桌面间的动摩擦因数为 0.2，当木箱在水平桌面上以 10 m/s 的速度运动时，木箱所受桌面的摩擦力大小为_ N； 当用 20 N 水平外力推木箱没 有推动时，木箱受到的摩擦力大小为_ N；当在该木箱上放
4、一相同的木箱，两木箱一 起以 15 m/s 的速度运动时，下面木箱所受桌面的摩擦力大小为_ N. 答案 40 20 80 一、滑动摩擦力 导学探究 1按如图 1 所示的实验装置做一做：用力拉动木板，使之在桌面上滑动 图 1 (1)木块受到的摩擦力大小和弹簧测力计示数有什么关系？ (2)在木块上添加重物，增大木块对木板的压力时，摩擦力如何变化？ (3)在木板上铺一块较粗糙的毛巾，摩擦力如何变化？ 答案 (1)相等 (2)增大 (3)增大 2如图 2，木块放在木板上，用外力把木板向右抽离，在此过程中 图 2 (1)木块相对地面向什么方向运动？相对于木板向什么方向运动？木块受到的摩擦力方向如何？ (
5、2)滑动摩擦力总是阻碍物体的运动吗？ 答案 (1)木块相对地面向右运动，相对木板向左运动，木块受到的滑动摩擦力方向向右，与 木块运动方向相同 (2)滑动摩擦力一定阻碍物体的相对运动，但与物体的运动方向可能相同，也可能相反，即滑 动摩擦力可能是动力，也可能是阻力 知识深化 1滑动摩擦力产生的条件 (1)两物体相互接触挤压(即有弹力) (2)物体间的接触面不光滑 (3)两物体间存在相对运动 2滑动摩擦力的方向 (1)沿着接触面，且与物体的相对运动方向相反 (2)与物体的运动方向可能相同，也可能相反 3滑动摩擦力的大小 (1)公式法：根据公式 fN 计算 N 是物体与接触面间的压力， 不一定等于物体
6、的重力， N 的大小根据物体的受力情况确定 动摩擦因数 与接触面的材料和粗糙程度有关，而与物体间的压力、接触面的大小无关 (2)二力平衡法：物体处于平衡状态(匀速直线运动或静止)时，根据二力平衡条件求解 命题角度 1 滑动摩擦力方向及影响因素 有关滑动摩擦力，下列说法正确的是( ) A滑动摩擦力的方向一定与物体运动方向相反 B滑动摩擦力的方向一定与两物体间相对运动的方向相反 C物体在支持面上的滑动速度越大，滑动摩擦力也一定越大 D接触面间接触面积越大，滑动摩擦力也一定越大 答案 B 解析 滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，滑动摩擦力的方向一定与物体相对运动的方 向相反，但不一定与物体运动方向
7、相反，故 A 错误，B 正确；滑动摩擦力的大小 fN，与 物体在支持面上的滑动速度无关，与接触面积也无关，故 C、D 错误 命题角度 2 滑动摩擦力的计算 质量为 3 kg 的木块放在水平地板上，用 F6 N 且水平向右的拉力拉该木块时，木块 恰能做匀速直线运动(g 取 10 N/kg)求： (1)木块与地板间的动摩擦因数； (2)若在木块运动过程中撤去拉力，在木块继续向前滑行的过程中，木块受到的摩擦力是多 大？ (3)若 F 的大小变为 10 N，则木块受到的摩擦力是多大？ (4)若在木块运动过程中将 F 的方向改为水平向左，则在木块向右运动过程中，受到的摩擦力 是多大？方向如何？ (5)若
8、 F 的大小不变而将方向改为竖直向上作用于该木块上， 则此时应加一个多大的水平拉力， 才能使该木块保持匀速直线运动状态 答案 (1)0.2 (2)6 N (3)6 N (4)6 N 方向水平向左 (5)4.8 N 解析 (1)木块做匀速直线运动，则滑动摩擦力 f1F6 N， 而 f1N，Nmg， 故 f1 mg 6 3100.2. (2)f2N6 N. (3)f3N6 N. (4)f4N6 N，方向水平向左 (5)此时木块和地板间的压力 NmgF24 N，f5N4.8 N要保持木块匀速运动， 需满足拉力 Ff54.8 N. 二、静摩擦力 导学探究 把木块放在水平桌面上，用弹簧测力计沿水平方向向
9、右拉木块，如图 3 所示 当测力计的示数为 1 N 时，木块没有动；逐渐增大拉力到 2 N 时，木块仍静止；继续增大拉 力到 4 N 时， 木块开始运动， 此时拉力突然变小到 3.8 N， 此后木块匀速运动， 拉力保持 3.8 N 不变 图 3 (1)木块受到的拉力为 1 N 时，有相对桌面运动的趋势但没有运动，说明什么呢？ (2)随着外力的增大，摩擦力有什么变化？ 答案 (1)说明桌面对木块施加了一个与拉力方向相反、大小也为 1 N 的力，这个力就是桌面 对木块的静摩擦力 (2)静摩擦力的大小随着外力的增大而增大，但有一个最大值这个最大值比滑动摩擦力稍微 大一些 知识深化 1静摩擦力的产生条
10、件 (1)两物体直接接触且相互挤压(即有弹力) (2)接触面粗糙 (3)两物体间有相对运动的趋势 2静摩擦力的方向 (1)沿着接触面，且与物体相对运动趋势的方向相反 (2)当物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时，与使物体产生运动趋势的外力方向相反 3静摩擦力的大小 (1)范围：0f静f静max. (2)计算：物体做匀速直线运动或静止时，根据二力平衡条件求解 (3)静摩擦力大小与正压力无关 4说明 (1)静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反，与运动方向可能相同，也可能相反 (2)静摩擦力发生在相对静止的两物体之间，受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，运动的 物体也可能受静摩擦力作用 关于静
11、摩擦力，下列说法正确的是( ) A受静摩擦力作用的物体一定是静止的 B静摩擦力总是阻力 C静摩擦力的方向跟物体间相对运动趋势的方向相反 D两个物体之间的静摩擦力总是一个定值 答案 C 解析 静摩擦力产生在两个相对静止的物体之间，但物体可以是运动的，所以 A 错误；静摩 擦力的作用是阻碍物体间的相对运动趋势，方向与物体间相对运动趋势的方向相反，但可能 与运动方向相同， 所以 B 错误， C 正确； 两物体间静摩擦力的大小由平行于接触面的力决定， 因此 D 错误 (多选)如图 4 所示，用水平力 F 把一铁块紧压在竖直墙壁上保持静止，当 F 增大时 ( ) 图 4 A墙对铁块的弹力增大 B墙对铁块
12、的摩擦力增大 C墙对铁块的摩擦力不变 D墙对铁块的摩擦力减小 答案 AC 解析 铁块相对墙壁静止，铁块与墙壁之间存在弹力，墙壁对铁块的弹力 NF，故墙对铁 块的弹力随水平力 F 的增大而增大，选项 A 正确；铁块相对墙壁静止，但有下滑趋势，所以 铁块受向上的静摩擦力作用，且静摩擦力与重力平衡，所以摩擦力大小不变，选项 C 正确， B、D 错误 三、摩擦力的分析与计算 如图 5 所示，质量为 20 kg 的物体静止放在水平地面上，已知物体与水平地面间的最 大静摩擦力为 120 N，动摩擦因数是 0.5，物体的一端与一根劲度系数为 4103 N/m 的水平 轻质弹簧相连(设弹簧的形变始终在弹性限度
13、内，取 g10 m/s2)，问： 图 5 (1)将弹簧拉长 2 cm 时，地面对物体的摩擦力 f1多大？ (2)将弹簧拉长 4 cm 时，地面对物体的摩擦力 f2多大？ (3)物体在水平地面上匀速直线运动时，弹簧形变量 x 多大？ 答案 (1)80 N (2)100 N (3)0.025 m 解析 (1)根据胡克定律 Fkx，当 x12 cm0.02 m 时， F141030.02 N80 N 由于拉力 F1小于最大静摩擦力，物体处于静止状态且具有向右的运动趋势，此时地面对物体 的静摩擦力大小为 f1F180 N. (2)当 x24 cm0.04 m 时， F241030.04 N160 N，
14、 大于最大静摩擦力， 物体已经运动， 这时摩擦力为滑动摩擦力， 大小为 f2Nmg0.52010 N100 N. (3)当物体在水平地面上匀速运动时，物体受滑动摩擦力，滑动摩擦力和弹簧拉力为一对平衡 力，即弹簧拉力 Ff2100 N，由 Fkx，解得 x 100 4103 m0.025 m. 计算摩擦力的思路： 1根据拉力 F 和最大静摩擦力的大小关系判断物体受静摩擦力还是滑动摩擦力. 2静摩擦力可用二力平衡知识求解，滑动摩擦力可用公式 fN 求解. 1(对滑动摩擦力的理解)关于滑动摩擦力，下列说法正确的是( ) A滑动摩擦力与物体的重力成正比 B受滑动摩擦力作用的物体一定是运动的 C滑动摩擦
15、力的方向总是与物体运动方向相反 D滑动摩擦力总是阻碍物体间的相对运动 答案 D 解析 滑动摩擦力与物体间的正压力成正比，选项 A 错误；受滑动摩擦力作用的物体可能是 运动的，也可能是静止的，如木块在桌面上滑动，静止的桌面也受到滑动摩擦力，选项 B 错 误；滑动摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反，阻碍物体间的相对运动，但是与物 体运动的方向可能相反，也可能相同，选项 C 错误，D 正确 2(对静摩擦力的理解)(多选)如图 6 所示，人握住旗杆匀速上爬，则下列说法正确的是( ) 图 6 A人受到的摩擦力的方向是向下的 B人受到的摩擦力的方向是向上的 C手握旗杆的力越大，人受到的摩擦力越大 D
16、若人匀速滑下，则人受到的摩擦力为滑动摩擦力，大小等于匀速上爬的摩擦力 答案 BD 解析 人匀速上爬，受力平衡，则人所受摩擦力与重力大小相等、方向相反手握旗杆的力 增加，但人所受摩擦力不变，选项 B 正确，选项 A、C 错误；匀速滑下时，人受到的摩擦力 为滑动摩擦力，且仍与重力平衡，选项 D 正确 3 (摩擦力的计算)如图 7 所示， 在 0.1 的水平面上有一个向右运动的物体， 质量为 20 kg， 在运动过程中， 还受到一个方向水平向左的大小为 10 N 的拉力的作用， 则物体受到的滑动摩 擦力为(g 取 10 N/kg)( ) 图 7 A10 N，向右 B10 N，向左 C20 N，向右
17、D20 N，向左 答案 D 解析 fNmg20 N，方向与相对运动方向相反，即向左，故选项 D 正确 4(摩擦力的计算)某物体所受重力为 200 N，放置在水平地面上，地面对它的最大静摩擦力 为 80 N，它与地面间的动摩擦因数为 0.39. (1)用 60 N 的水平推力推物体，求此时地面对物体的摩擦力的大小； (2)物体运动起来后，若使其保持匀速直线运动，求在水平方向施加的推力的大小； (3)物体在水平推力作用下做匀速直线运动的过程中，若突然撤去水平推力，直到停止前，求 地面对物体的摩擦力的大小 答案 (1)60 N (2)78 N (3)78 N 解析 (1)地面对物体的最大静摩擦力为 f静max80 N用 F160 N 的水平推力推物体，推力 小于地面对物体的最大静摩擦力，物体仍保持静止，根据平衡条件得地面对物体的摩擦力大 小是 fF160 N. (2)物体运动起来后，若使其保持匀速直线运动，则水平推力与滑动摩擦力平衡，则有水平推 力 F2fNG78 N. (3)若撤去水平推力，直到停止前，地面对物体的摩擦力仍为滑动摩擦力，大小为 78 N.